Accessible Requires Authentication Published by Oldenbourg Wissenschaftsverlag December 17, 2015

Ellipso-Höhentopometrie

Ein neues Verfahren zur Messung von Oberflächentopografien samt Überschichtungen und zur lokalen Materialerkennung

Ellipso-Height-Topometry
A new method for measuring surface topography, layer thickness, and for material recognition
Klaus Leonhardt and Ulrich Breitmeier
From the journal tm - Technisches Messen

Zusammenfassung

Die Ellipso-Höhentopometrie misst zusätzlich zum topometrischen Höhenprofil die örtliche Verteilung des Materials an der Oberfläche, so dass eine hochaufgelöste Materialidentifizierung und Kartierung und eine Korrektur der Messfehler möglich wird.

Alle kommerziell verfügbaren optischen Profilmessgeräte zeigen Artefakte an Übergängen verschiedener Materialien einer Werkstückoberfläche. Beispielsweise wird ein Ölfilm auf einem Metalluntergrund mit nichtlinear invertierter Profilamplitude wiedergegeben, so dass er als Vertiefung anstatt als Erhebung gemessen wird [4,5]. Die Höhe einer Leiterbahn auf einer mikroelektronischen Struktur wird gleichermaßen falsch gemessen. Große, nichtkalibrierbare Fehler können bei Schichtstrukturen auftreten. Mit einem neuartigen Ellipso-Höhentopometer können diese Messfehler und Artefakte durch Korrektur des Phasensprungs bei der Lichtreflexion für quasiplanare Oberflächen kompensiert werden. Dazu wird aus denselben Datensätzen, die zur Berechnung der Höhentopografie H(x, y) aufgenommen wurden, die lokale Verteilung der Materialien und ihrer optischen Parameter ermittelt und daraus die Material- und Schicht-Resonanzphasen zur Korrektur berechnet.

Die Ellipso-Höhentopometrie kann erstmals strukturierte Profile im nm-Bereich mit hoher räumlicher Auflösung optisch richtig messen und zusätzlich lassen sich Informationen über Materialien, Schichten und Verschmutzungen auf der Oberfläche gewinnen.

Abstract

The new concept of an Ellipso-Height Topometer provides the measurement of both the surface profile and locally distributed material areas which results in a laterally highly resolved material map which in turn contributes to a much more effective correction of measurement errors.

All currently available optical profilometers produce artefacts at the boundaries of different materials. As an example an oil film on top of a metal surface will be measured with a non-linearly inverted profile amplitude and will therefore be seen as an indentation instead an elevated feature [3,4]. The height of a conductor strip of a micro-electronic structure will be measured equally wrong. Relatively large non-calibratable errors can occur when measuring layered structures. With this new Ellipso-Height Topometer these measurement errors and artefacts can be compensated by correcting for the phase jump of the reflected light of quasi-plane surfaces. To this end the local material distribution and their optical parameters will be calculated from the same data sets H(x, y) as used for the profile measurement and from these the material and layer resonance phases are calculated and the correction coefficients determined.

This new optical method allows to measure correctly and with high spatial resolution structured surface profiles in the nm range and in addition provides more information about materials, layers and contaminated areas on the surface.

Erhalten: 2015-8-20
Revidiert: 2015-10-21
Angenommen: 2015-10-28
Online erschienen: 2015-12-17
Erschienen im Druck: 2016-1-28

©2015 Walter de Gruyter Berlin/Boston